基于tmp反应器内流场的cfd模拟及其结构优化

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1、天津大学硕士学位论文TMP反应器内流场的CFD模拟及其结构优化姓名：孙高奎申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王富民20090401中文摘要TMP(两段提升管多产丙烯)技术是在中国石油股份公司的支持下，由中国石油大学(华东)在两段提升管催化裂化(TSRFCC)技术基础上开发的多产丙烯兼顾轻油的重油催化转化技术。中石油大庆炼化分公司快速流化床TMP反应器在运行过程中，出现了催化剂磨损严重和反应气体与催化剂混合效果差的问题。本文首先自建了小型TMP反应器，实验测定不同反应器结构时催化剂碰撞磨损的严重程度，利

2、用CFD模拟TMP反应器内的流场分布，查找催化剂碰撞磨损的主要区域和大致速度，分析反应器结构对催化剂磨损的影响。将试验结果和模拟分析相比较，发现两者具有一致性，证实了所选Eulerian．Eulerian模型的正确性和模拟结果与实际流场情况的相符合。通过对流场内的催化剂的空间分布进行分析，得到气固混合效果，发现混合C4流线图形呈现的湍动效果越强，气固混合效果越好。反应器改造及其优化要兼顾混合效果和催化剂的磨损程度，综合分析不同的结构方案，对混合C4进口结构进行优化设计，初步确定，混合C4进口采用分布器的进料方

3、式：分布器紧贴反应器壁面，均布9个斜向上成30。的喷嘴。选用小型TMP反应器模拟所用的Eulerian．Eulefian模型，利用CFD模拟工业中以前、现用和优化后的TMP反应器内的流场，分析反应器内的催化剂碰撞磨损状况和气固混合效果。结果表明，现用反应器与以前的反应器相比，混合效果有很大提高，催化剂的磨损也有很大的减少，这与工业实际情况相符。将小试的实验和模拟结果建议的混合C4进口结构用于工业TMP反应器，模拟结构优化后的工业TMP反应器内的流场，模拟结果表明反应器内催化剂平均体积分率约为0．06，主要反应

4、区域的催化剂体积分率在0．025至0．035之间，催化剂体积分率在O．0l至0．1之间的区域占整个反应空间的98．13％，表明气固混合效果很好。催化剂碰撞主要区域面积约为0．23m2，速度为2．78m／s，与现在所用TMP相比很接近：但是整个TMP壁面附近的平均催化剂颗粒速度为7．90m／s，比现用结构速度10．05m／s有所下降，因此催化剂的磨损会与现用结构接近或有所下降。关键词：CFD模拟流场流态化磨损气固混合ABSTRACTTMP(Two--StageRiserCatalyticCrackingofHe

5、avyOilforMaximizingPropylene)isdevelopedbyChinaUniversityofpetroleum(eastChina)basedonTwo‘stageRiserFluidCatalyticCracking(TSRFCC)technology,andsupportedbyPetroChinaCompanyLimited．DuringtheoperationofthefastfluidizedbedTMPreactorinDaQingRefining&ChemicalCom

6、panyofPetroChina,catalystattritionissevereandreactantgasesandcatalystmixpoorly．Inthisstudy,asmall—sizedTMPreactorwassetup，andtheseverityofcatalystattritioncausedbycollisionwasexperimentallymeasured。TheflowfielddistributioninTMPreactorsWasobtainedbyCFDsimula

7、tion．Theregionsofcatalystattritionandthecollisionvelocityofcatalystparticleswereextracted，andthecauseofcatalystattritiononreactorstructurewasanalyzed．111esimulationwascomparedwiththeexperimentalresult．anditwasprovedthattheselectedmodelWassuitableforthissyst

8、emandthesimulationresultwasinaccordancewithactualflowfieldcondition．ThecatalystdistributioninTMPreactorwasanalyzed，themixingeffectsofgasesandsolidparticlesindifferentTMPreactorwasachieved．Thesimulation